环境工程论文

　　摘要：对我国环境工程中城市污水处理的现状进行了分析，总结出其存在的一些问题，并提出相关的处理对策。

　　关键词：环境工程；污水处理；现状；问题

　　引言

　　城市的发展以及各个环节的运作都离不开水资源的应用，如果没有可靠的、安全的水资源作为保障，城市发展和进步就仅仅只是一句空洞的口号。而做好城市的污水处理则是城市水资源合理充分利用的关键环节，也是市民生活更加舒适、安全的重要因素。

　　1我国环境工程中城市污水处理的现状

　　目前，我国的污水处置率不是很高，以前污水处理只是单一的污染源治理和污染物浓度达标阶段，现阶段是划片污染的综合治理和以环境容量为依据的污染物排放总量的控制阶段。现阶段的城市污水处理厂有占地面积广、使用年限长、设备规模较大、运行效果稳定、资金投入较多等特点[1]。我国可以根据目标城市的实际情况，借鉴国外优秀的污水处理经验和新兴技术，有选择地挑选方案与技术工艺，降低污水处理的成本以及方便运行与维护。我国现阶段主要的污水处理技术有：SBR污水处理法、A20处理法（厌氧好氧处理法）、MBR处理技术（膜分离技术）。

　　2我国环境工程中城市污水处理存在的问题

　　虽然我国的城市污水处理得到了快速的发展，但仍然存在着诸多问题，主要有以下几点：一是基础设施不完善。很多城市在污水处理方面只重视污水处理厂的建造规模和排水管网主干道的规模，而对手机支管与结户支管的建造却不够重视，导致污水收集管网的配套效率低，使其作用不能有效地发挥出来甚至无法利用。二是管理维护工作做得不够。在城市污水处理的现实工作中，管网后期维护工作做得很不够，郊区或远离市区的偏僻地方的管网常常有损坏并且无人修理，如市政设施建设致使管网损坏，损坏后得不到及时的修理。三是污水处理能力有待提高。从城市污水年排放量的视角来看，我国城市污水年处理能力还有待提高。根据有关数据显示，我国城市每年大约有24亿m3的污水排放量增加，但是每年仅3亿m3的污水处理能力增量，从数据中可以看出城市污水年排放量与污水处理能力之间的严重不平衡[2]。此外，横向对比国外的污水处理能力，我国的城市污水处理能力还有待提高。四是污水处理资金问题。污水处理设施建设和运营都需要庞大的资金支持，完善的污水处理设施建设每立方米污水处理的投资一般为1500～2000元，经常性费用大约为0.4元/m[3]。长期以来，我国城市污水处理设施建设的资金来自国家。污水处理设施建设在城市基础建设中本应适当超前，但随着城市规模的不断拓展，国家单方面的资金来源不能满足城市基础设施建设的需求，导致城市污水处理设施建设严重滞后。五是污水处理企业经营效率普遍偏低。一直以来，我国城市污水处理设施经营为政府垄断，由于不对称的信息基础，经营机构缺少有效的制约发展机制、竞争机制、内在的成本监督机制，这些机制的缺乏导致经营机构的利润来源为成本膨胀，进一步导致在经营方面的巨大效率损失。污水处理经营机构不能降低运行成本，使得经营机构冗员严重。

　　1教学过程中出现的几个典型问题

　　在教学过程中，学生纷纷反映该科目学习内容多，各章知识联系性不强，学习起来比较困难。这些现象除了跟科目知识点涵盖广，抽象理论概念多的学科特点有关外，以下几个因素也不容忽视:

　　(1)学生的化学基础相对薄弱。虽然学生学习过普通化学且部分学生修过有机化学，整体说来学生对化学相关知识掌握依旧不多，知识储备不够，学习重视度也不高;

　　(2)科目课时安排相对较少。由于课程知识点杂多，如果仅仅是重点讲述部分知识内容，容易破坏科目的整体性和系统性;

　　(3)缺乏实际应用的案例。课堂上基本原理知识阐述过多，和现实案例及实际环节关联较少，讲解容易枯燥无味。针对上述几个反映普遍的问题，我们和学生充分交流后针对教学方法进行了相应调整，在补充相关的化学基础知识，改善加强知识点的复习和梳理，以及在相关章节添加生动案例等方面进行了有益尝试并取得不错的教学效果。

　　2教学方法改进的几个方面

　　2.1补充化学相关基础知识

　　在学院制定的培养计划中，环境化学科目开设时间为大三第一学期，在此之前大部分学生已经修读过普通化学和有机化学，具备了一定的化学基础知识。但由于培养计划对化学科目的课时分配相对较少，同时环境专业的学生对学习化学的重要性认识不够，学生的化学基础比较薄弱，给授课的顺利进行造成了一定的困难。为了让学生能听明白，理解清楚，在某些章节我们适当补充相关的基础知识，这种做法获得学生的广泛认可。我们采用的教材是由2006年高教出版社发行，戴树桂教授编著的环境化学。其中大气环境化学章节中提及自由基的稳定性，我们相应补充了键的解离能和共轭、诱导作用以及空间位阻与键稳定性的关系，引导学生从以上几个方面综合理解相应自由基的稳定性。谈到自由基的活性时，我们把有机化学中讲过的烷烃卤代自由基反应与之关联，学生学习新知识的同时回忆学过的内容，这样接受起来更为容易。在讲到多环芳烃的结构和性质时，我们及时帮助学生回忆了有机化学科目中对芳烃芳香性的介绍，其电子结构特点以及和化合物结构稳定性的关系，这样学生就能更好理解多环芳烃的在环境中的稳定性，迁移和转化的特点。同时我们要求学生在相应章节对水污染控制工程、大气污染控制工程、环境毒理学，固体废弃物的处理处置等科目进行对照学习，相互印证，既加强学生对相关知识点的记忆，同时也能让学生从化学的角度深层次去理解环境问题出现的原因。

　　一、教学内容

　　环境工程原理的教学目的在于提供解决环境问题中共性的理论和工程设计基础，从而培养学生解决实际问题的能力。各单位的教学条件、优势及特点不尽相同，抛弃本身具有的特色之处，必然使自己在学术竞争、科学研究中处于被动地位，阻碍学科发展的进行。因此，在发展中应充分挖掘自身所具有的特色，发挥专业领域的特长及优势，才是教学单位学科发展生命力保障的重要基础。目前，环境问题的日益恶化促使控制技术研究迅速深入，而现有的环境工程原理体系仍主要是由经典的动量传递、热量传递、质量传递理论、沉降、吸收、吸附等传统单元操作基本原理构成，这些是当代环境学科的重要理论基础，但无法体现发展的趋势。一方面我们依托资源与环境学院的传统专业土壤学，将土壤中的物质循环、胶体的吸附吸收、土壤污染修复等相关知识加入到课程教学中；另一方面加强课程与水污染控制工程、大气污染控制工程等专业课程的联系，从而突出工程原理在实践中的应用及学科发展趋势。

　　二、教学方式

　　2.1多媒体辅助教学

　　随着科技的进步、经济的发展，使采用多媒体辅助教学成为趋势。环境工程原理是基础课程，涉及的公式及理论分析较多，抽象问题多，工程设备材料复杂。而传统教学模式刻板且不生动，容易造成填鸭式的教学状态，学生积极性不高且难以及时理解课堂内容。采用多媒体教学，可以将抽象的概念和理论用形象的图片、动画进行直观的描述，而工艺流程和设备材料的动态展示使课程内容更加生动和形象，配以工艺单元或处理装置运行的录像更能吸引学生的注意力和学习积极性。而且多媒体授课过程中的信息量也大大高于板书授课，有利于学生多角度看问题。但过分依赖多媒体会造成教学形式的单一，运用不好也会有一定的负面影响。在没有充分的课堂设计和课堂交流的情况下，教学过程变成了固定的课件操作，大量信息罗列堆积在学生面前，使学生没有思考和接受的时间，这样就容易让一些学生对多媒体授课产生疲倦心理。因此多媒体授课的同时也需要正确地结合板书教学。板书可以突出课堂教学重点，有利于学生理解和掌握知识。例如一些重点公式的推导过程，如果只是以幻灯片的形式播放出来，学生往往觉得很枯燥，而采用板书的形式，调动学生积极思考，一起参与到推导过程中，取得的教学效果反而更好。板书授课弥补了多媒体授课速度快的缺点，根据学生对知识点接受的程度及时调整课程内容和进度，启发学生进行思考，帮助学生记忆和巩固所学知识。

　　实践教学作为本科教学体系的一个环节，与理论教学一样，是由教师、学生、课程（包括授课目标、课程内容、授课方法、评价方法）和条件等要素构成的，其实施开展具有鲜明的实际操作、实践感知和理论体现等特点。实验教学作为实践教学的一种类型，是本科教学不可或缺的重要部分。设计性实验是一种介于基本教学实验和科学研究之间较高层次的科研实训。设计性实验的核心是以学生为本，让学生独立完成实验前期设计、中期操作及后期总结的全过程，充分调动学生的主观能动性和学习积极性。一直以来，环境工程专业的实验课程教学（从专业基础实验课程到专业实验课程）都是以验证性实验为主，其固定模式是教师进行前期实验条件控制，学生根据实验教材上的实验方法和步骤完成实验，从而对已有定理或规律加以验证。这种实验模式增强了学生对书本的依赖性，扩大了老师对实验的干预性，不利于培养学生独立思考和勤于动手的实践操作能力，不符合目前高等教育创新型、实践型人才培养的要求。加强对实践教学的规律性认识和理论研究，探索实践教学中的可变因素并强化因素优势作用，是环境工程综合性实验课程教学改革任务的重中之重。为此，笔者对环境工程专业综合性实验课程的教学内容、教学方式以及考评手段等方面进行了积极探索，旨在为高校课程教学改革提供参考。

　　１延展教学内容

　　１．１增强综合性实验灵活度

　　综合性实验选题需以教学大纲、学科发展的现状与趋势、现有的实验条件以及学生掌握基本操作技能和基础理论知识为基础，选题设置既有一定的创新性又兼有设计性和可行性。为克服以往环境工程实验课程内容设置模式固定化、实验项目常规化、实验内容单一化的弊端，综合性实验课程需要设置灵活可变和多维度的实验项目。实验选题的灵活多变，能够让学生在限定的课题里面充分发挥自己的才智。如课程组设置的农业废弃物碳化填料渗滤装置搭建与处理废水技术研究课题，需要学生自己通过资料的收集阅读与整理，提出农业废弃物利用种类，确定碳化方法或化学改性方法，规定重点去除的目标污染物。学生所给出的实验方案各不相同，结果只有好坏之意，却无对错之分。在碳化材料制备与表征、污染物去除评价方法与机理、批处理实验与柱吸附实验设置的评级体系、数学模型的合理应用等方面的实验内容，需要学生自我取舍，量力而行。灵活多变的选题，可提供学生充分发挥自我才智的空间，提升学生收集资料并合理设计实验方案的实训技能。

　　一、教学内容

　　教学内容是整个专业教学的基础，只有掌握了扎实的专业知识才能使之后的实践探索顺利进行。为了提高学生的学习兴趣，在教学过程中应避免枯燥的授课方式，单单的知识灌输往往难以起到良好的效果，应在讲解枯燥的专业知识时增添一些专业相关的时事、趣事。在授课过程中不要只依靠课本，要以课本为主其他资料为辅，通过辅助资料给学生丰富一些课本以外的知识。在教学过程中，也可将以后的实验、实习的内容加入其中，帮助学生理解相关知识，并为实验、实习奠定基础。

　　二、实验探究

　　在经过了一定的专业知识积累后，每个专业课都要附加实验教学，实验能够很好的培养环境工程专业学生的动手能力，在实验过程中，学生通过动手操作了解到各种仪器的操作方法，并对实验原理、过程有了更加充分的理解，这无疑大大增强了学生的学习能力，使学生通过自己的操作学到课本以外的知识。专业课的实验课题可具有一定的趣味性，能够使使学生感到有兴趣，并能全身心投入到实验探究中来，通过实验探究发现问题并解决问题，通过实验讲解改变学生的一些错误的操作方式，为以后的厂房实训奠定基础。为了提高学生的学习能力和动手能力，我校曾多次建立创新小组团队，由责任老师负责管理，以本专业的相关知识，进行有意义的实验探索。

　　三、毕业论文

　　毕业论文是学生对所学专业知识系统的全面的归纳、总结、应用和提高的重要环节，即是总结学生在校期间所学到的专业知识，也是提高学生分析问题、解决问题以及创新思维的重要途径。学生可根据自己的专业知识情况选择毕业设计导师，导师则根据自己的研究方向为学生确定论文题目，论文题目采用一人一题，毕业课题要来源于科研和适应社会发展的需要，并有一定的学术价值。毕业课题确定后，由学生在接下来的一学期内，充分运用自己所学知识通过实验等方式进行毕业设计的探究，最终独立完成毕业论文。要严格要求毕业论文的质量，要求由负责课题的老师之外的教师参加论文的评定，从学生的选题、查询资料、开题、实验设计、开展试验、撰写论文、答辩等环节严格要求，严令禁止论文抄袭的现象，最后综合各个老师的意见，给出毕业论文的最终成绩，确保毕业论文的质量。

　　摘要：响应学校创办特色和优势学科的号召，结合我校地学背景，根据环境工程专业培养目标要求，对环境工程专业矿山环境保护、地下水污染与防治两门专业必修课程教学内容进行改革和实践，目标是努力培养具有矿业知识背景的环境工程专业创新型人才。

　　关键词：矿山环境保护；地下水污染与防治；环境工程；教学改革；地学背景

　　河南理工大学始终坚持面向煤炭行业办学，学校发展以矿业学科为主体，形成以采煤、矿山机电、矿山地质等地矿类学科为特色，多学科相结合发展的学科布局[1]。河南理工大学环境工程专业成立于1995年，1997年开始招收本科生，迄今已经过去20年。专业建设过程中，在不断吸取国内高等院校环境类专业构建经验的基础上，结合学校学科发展方向，形成自己一些特色和优势课程[2]。本文结合笔者教授矿山环境保护、地下水污染与防治等课程的教学实践，依据我国矿山环境保护以及地下水污染与防治等方面的发展状况，针对目前我校环境工程专业矿山环境保护和地下水污染与防治课程教学中存在的一些不足，结合国内外高校实践经验，提出了教学改革建议。

　　1我国环境保护工作面临新挑战和新机遇

　　以我国华北平原冬季雾霾为代表的大气污染日益引起大家重视，雾霾是我国大气复合型污染的典型代表，二氧化硫、氮氧化物与挥发性有机物等污染物复合叠加，颗粒物污染严重[3]，而煤炭一直被认为是雾霾的主要原因，但是机动车尾气以及工业排污对雾霾的“贡献”仍存在一定争议[4]。除了大气污染，水污染尤其是地下水污染对国人危害最为严重。2016年4月水利部公布《地下水动态月报》指出目前我国河流湖泊水质约有70%不达标，地下水水质约有60%不达标，其中有50%的城市地下水污染在加重，从点状污染走向带状、面状污染发展[5]。我国东南地区城市及工矿区周边地下水污染最为严重，汞、铬、锰等重金属超标严重[5]，南方除地下水受重金属污染外，土壤重金属污染范围较大，西南、中南地区土壤重金属含量超标严重[3]。无论是大气雾霾污染还是我国南方地下水以及土壤重金属污染，都与矿业活动有关。煤炭开采以及煤的燃烧、金属矿山开采以及冶炼等过程对大气环境、土壤环境以及地下水环境造成严重影响，因此矿山环境保护工作任重道远。为突出地矿类高校特色，我校环境工程专业增设矿山环境保护和地下水污染与防治两门专业必修课程，分别选择矿山环境保护和地下水污染与防治作为教材[6,7]。目前我国出版的《矿山环境保护》教材或专著共5部，《地下水污染与防治》专著或教材2部，反映我国在矿山环境保护以及地下水污染与防治方面取得了一定的成就。

　　1.引言

　　环境工程是一门新兴的综合性学科，集自然科学、社会科学与技术科学为一体，提供多种跨学科的方法来研究环境系统，寻求人类社会与环境的协同演化和可持续发展的途径。环境工程专业为社会培养具备环境工程基本理论、知识和技能的高级专门人才，能够在科研院所、企事业单位及其他部门从事环境保护和环境管理工作。本学科是一门技术性和实践性很强的专业，除了对学生进行基本理论知识的传授，更重要的是培养具有应用研究和环境管理能力的人才，包括掌握环境监测与环境质量、环境健康质量评价的方法以及进行环境管理和规划的技能。相对于理论教学，实验教学更具有直观性、实践性和创新性，是培养学生实践能力和创新能力，使其掌握基本技能和基本技术的主要途径之一，在培养高素质应用创新人才过程中具有不可替代的作用。随着近年来人类与环境之间的矛盾日益突出，环境学科专业人才逐渐成为社会紧需人才，因此，对环境专业人才素质的要求也越来越高。为了适应高速发展的社会及经济的需求，培养高素质、高能力的复合型环境专业人才，是高等院校环境学科面临的重要任务，有必要对现有环境学科的实验教学进行改革和探索。本文结合近年来在环境工程专业实验教学中的经验与体会，对目前高等院校环境专业实验教学的现状进行思考，提出针对本专业实验教学的一些改革与探索，旨在为本专业实验教学的发展和创新提供参考，使学生通过本学科实验教学得到更加完善的训练，综合能力进一步提升。

　　环境工程学是一个交叉的综合学科，涉及环境科学、工程学和其他学科等领域的相关知识，于20世纪60-70年代兴起于我国，并且于80年代迅速发展与完善。改革开放以后，我国经济迅速发展，但随之而来的环境污染和生态破坏也日趋严峻，社会对环境专业人才需求日趋紧迫，使得开设或增设环境专业的学校数量迅速增加，环境工程专业随之得到快速发展。20多年来，环境工程专业的迅速发展，向社会输送了大批人才，为环境保护事业做出了一定的贡献。但近几年来，由于环境工程本科专业点增长过快，不少地方学校也争相开设该专业，但这些学校只是盲目的照抄照搬其他院校的专业课程设置，并没有考虑到自身的办学条件，又加上师资力量的有限，这一系列些现象都不同程度地影响了环境工程专业的办学质量。

　　1.环境工程专业教学中存在的问题

　　1.1 学习面宽、深度一般

　　环境工程专业是一个多维交叉的学科体系。该学科是为了解决人类生产和生活以及自然灾害带来的环境问题，而要解决这一系列的环境问题，就需要综合运用多种手段，包括物理的、化学的、生物的等工程技术手段，故该学科涉及领域非常广。为了保证环境工程本科专业的全面性和系统性，同时也为了保证学生就业，大多数学校在制定培养方案的时候开设的课程非常广泛，专业课除了有水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物污染控制工程、环境影响评价、环境规划与管理、清洁生产等外，还包括一系列的专业基础课如物理化学、工程流体力学、环境工程微生物学、环境生态学、环境工程原理、工程制图等，所学课程多，课时量大，在有限的时间内要髙质量的完成这些专业课程的学习并不现实，最终导致学生的“学习面宽、深度一般”局面的出现；另外，由于环境工程本身具有很强的综合性和专业交叉性，比如环境工程一般设置水污染控制工程、大气污染控制、固体废弃物污染控制以及其它环境课程，这些课程之间有很多内容是重复的，实验教学也是如此。因此，如何适时调整与完善环境工程专业教学内容，删除一些陈旧的内容，充实最新的科技成果，不断优化知识体系是摆在各个高校环境工程专业发展亟待解决的问题。

　　一、通识教育课程分析

　　M TI'通识教育课程包括6个部分，分别是数学与自然科学、人文艺术社会科学、科技限制性、实践、沟通表达和体育等课程。

　　1.数学与自然科学

　　数学与自然科学课程包括数学、物理、化学和生物学。同一学科不同课程的教学内容和难度有差异，不同专业的学生要根据需要进行选择。几乎M TI'所有专业都要求学习“数理化生”这些学科，共六门课程，这是M TI'通识教育课程不同于耶鲁大学}z和斯坦福大学[3]等美国著名大学通识课程之处，也不同于国内知名大学的通识教育课程体系田。M TI'认为数学、物理、化学和生物学对现代生活有巨大影响，作为培养现代社会合格公民的基本要求还是有一定科学依据的凡

　　从教学内容上看，数学包括单变量微积分和多变量微积分(含线性代数)两门课程。化学课程只有一门化学科学原理，内容偏重化学基本理论(主要是物理化学和结构化学内容，还涉及具体的无机、有机和生物化学内容。物理学包括经典力学和电力与磁力两门课程。生物学只有生物学导论一门课，内容侧重生物化学和分子生物学基本内容。可以看出，M TI'强调通识课程教学内容的基础性，而非专业性。

　　2.人文、艺术和社会科学

　　人文、艺术和社会科学课程共有8门，要求从5个系列的基础人文艺术社会科学((H A SS-D)中选3门不同类别的课程，从专业性人文艺术社科科学系列课程((H A SS-C)的某个领域中选3一4门，如历史学领域，要求在历史系专业课程中选修3门，且只能选1门(不能超过2门)导论性课程(intivductory comse}，选课要求由历史系教师确定Csl。而且，要从其他可以满足人文艺术社会科学要求的课程中选2门或1门课程。可以看出，M TI'环境工程专业(其他专业也一样)对人文艺术社会科学的要求，不仅有广度，而且有深度。一方而，可以扩展学生的知识领域，让他们接受不同的思想和思维方式，客观评价主体和客体或个人与社会，从多个角度科学地看待个人专业。另一方而，具有一定深度的专业性(或核心)人文艺术社会科学课程，能使学生深入学习某一领域的人文艺术社科知识，真正获得了人文社科科学思维方式与思维能力的培养与熏陶，进一步转化为观念、情hfi和态度等，提高了学生的文化素养。同时，可以锻炼理工科学生的分析、比较、批判和综合等思辨能力，这充分体现出M TI'的教育理念，即能将科学的力量融入社会价值和社会目标，培养具有较高人文艺术社会科学素养和高尚道德情操的工程师。

　　一、环境工程项目管理课程教学实践

　　同济大学环境科学与工程学院面向环境科学系各专业和环境管理专业研究生开设环境工程项目管课程，旨在让学生掌握环保项目工程综合管理的关键元素，内容涉及项目管理、环保法律、政策、科学、工程等领域，主要强调环保项目特有的，包括项目本身的不确定性、外围的调整环境等要害因素。

　　（一）课程内容的设置和优化

　　课程内容的设置以“应用型人才培养”为目标，任课教师根据环保行业的现状设置教学内容，并在教学过程中不断完善和优化教学大纲，尽量涵盖环境管理学科体系和相关行业的最新发展。课程教学重点在于环境项目管理，而非环境工程项目，让学生知晓环境项目管理的基本理论，并能灵活运用这些理论分析和解决在环境项目中可能遇到的实际问题（如环境工程项目的招投标、策划、组织项目实施等）。由于听课的学生来自不同的国家，具有不同的文化和学科背景，因此，任课教师适当删除了调研和技术可行性分析、环境治理项目的设计和评审、项目的实施等侧重于技术方面的内容，还补充了一些新内容。比如在讲授项目组成立时专门安排时间介绍项目经理应有的素质，此外还安排两个课时介绍了跨文化对工程管理方式的影响，特别强调了不同的政治制度、商业模式、技术标准、宗教信仰、文化氛围和气候因素对工程项目实施的挑战，阐述了善于学习不同文化并能与不同文化背景的人和睦相处对项目管理的重要性。教改后的课程内容更加注重环保项目管理的基本思想、管理方法和手段。在调研企业项目管理岗位需求后，教师在设计课程内容时充分考虑了学生将来就业的特点，改变了传统的以讲解教材为主的教学模式。随着更多外国环保企业的入驻，国际环境工程项目快速增多。这些项目的实施需要不同国家的工程师在一起工作，用英语交流，涉及的合同、相关法律文件和规范也通常用英语撰写。该课程推行全英语教学，将讲授专业知识与提升学生专业英语水平相结合，并要求学生用英语完成家庭作业和课堂练习，强化学生用英语表达专业知识，培养学生参与国际环保工程项目的实践能力。